UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

1. ndiceContenido1.ndice12.Introduccin23.Objetivos.23.1.Objetivo General23.2.Objetivos Especficos.24.Marco Terico24.1.La Hidrometra.24.1.1.Importancia De La Hidrometra34.1.2.Funcionamiento de la red hidromtrica y calibracin de estructuras de medicin.34.1.3.Aforo De Agua35.Resultados y Discusin126.Conclusiones137.Referencias138.Anexos13

2. Introduccin

En el ciclo hidrolgico, una etapa fundamental y de gran importancia es el escurrimiento, donde es muy importante su estudio como ingenieros civiles para el control de caudales y la obtencin de datos de diseo para futuras obras de infraestructura hidrulica como puentes, canales de regado, etc.As mismo nuestra metodologa en la obtencin de datos debe ser la ptima y, como estudiantes, debemos conocer los distintos tipos de aforos usados en ingeniera, donde unos de los ms importantes son el aforo con CORRENTMETRO y con el AFORADOR ADCP RIVER RAY. En el presente informe detalla las mediciones tomadas en la prctica de campo acontecida en un punto del Ro Chonta Ubicado a 100 metros del paradero del Distrito de Baos del Inca Provincia de Cajamarca, donde se expuso el manejo de cada aforador por parte de Ingenieros Hidrlogos del Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa del Per (SENAHMI).3. Objetivos.3.1. Objetivo General Medir caudales con el CORRENTMETRO y AFORADOR ADCP RIVER RAY en el ro Chonta, Baos del Inca. 3.2. Objetivos Especficos. Conocer el manejo del Correntmetro Conocer el manejo del AFORADOR ADCP RIVER RAY Realizar un esquema de toma de Datos con Correntmetro. 4. Marco Terico4.1. La Hidrometra. Se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los volmenes de agua que circulan en una seccin transversal de un ro, canal o tubera en la unidad de tiempo.La hidrometra tiene como propsitos medir el agua, planear, ejecutar y procesar la informacin que se registra en el sistema de riego; a travs del cual se puede: a) Conocer el volumen de agua disponible en la fuente (hidrometra a nivel de fuente natural)b) Conocer el grado de eficiencia de la distribucin (hidrometra de operacin).Sistema Hidromtrico.- Es el conjunto de actividades y procedimientos que permiten conocer los caudales de agua que circulan en los cauces de los ros y canales de un sistema de riego, con el fin de registrar, procesar y programar la distribucin del agua. El sistema hidromtrico tiene como soporte fsico la red hidromtrica. Red Hidromtrica.- Es el conjunto de puntos de control ubicados estratgicamente en el sistema de riego.Puntos de Control.- Son los lugares donde se registran o miden los caudales de agua que circulan por una seccin hidrulica que pueden ser: estaciones hidromtricas, estructuras hidrulicas, compuertas, cadas, vertederos, medidores Parshall, RBC, Aforador Sin Cuello, miras, etc.4.1.1. Importancia De La HidrometraEl uso de una informacin hidromtrica ordenada permite:a) Dotar de informacin para los pronsticos de la disponibilidad de agua, esta informacin es importante para elaborar el balance hdrico y planificar la distribucin del agua de riego.b) Monitorear la ejecucin de la distribucin del agua de riego.c) La informacin hidromtrica tambin permite determinar la eficiencia en el sistema de riego y de apoyo para la solucin de conflictos.d) Conocer, graduar y controlar la informacin hidromtrica en los puntos de control de toma principal y secundaria de las comisiones de regantes. e) Hacer el seguimiento o monitoreo de la Campaa Agrcola; en actividades de cobranza (Volmenes entregados, volmenes facturados); anlisis de eficiencia y/o prdidas (conduccin, distribucin); as como tambin tener actualizada la base de datos de volmenes de agua.

4.1.2. Funcionamiento de la red hidromtrica y calibracin de estructuras de medicin.Es necesario programar peridicamente actividades para evaluar el comportamiento hidrulico de todas las estaciones hidromtricas y calcular la discrepancia con los aforos realizados; que debe ser menor del 5% entre los datos obtenidos por aforos con correntmetro y la curva o tabla de caudales de la estructura seleccionada. En casos de presentarse estructuras con discrepancias mayores de 5%, se debe proceder a la evaluacin de las mismas que pueden ser rehabilitadas y calibradas.4.1.3. Aforo De AguaAforo.- Es la determinacin del gasto o volumen de agua por unidad de tiempo que pasa por una seccin transversal. El gasto depende directamente del rea de la seccin transversal de la corriente y de la velocidad media del agua, obtenindose el gasto o caudal por la multiplicacin de estos dos factores.Tanto el rea de la seccin transversal de una corriente como su velocidad, varan con la altura del nivel del agua de acuerdo con una relacin generalmente fija, circunstancia que se aprovecha para que, una vez conocida dicha relacin, puedan obtenerse los gastos basndose en las alturas registradas.Estacin de aforo. Se llama as a los lugares en los cuales se practica observaciones sistemticas para conocer el gasto de una corriente.ImportanciaLa medicin o aforo de agua del canal o de cualquier curso de agua es importante desde los puntos de vista, como:a. Saber la disponibilidad de agua con que se cuenta.b. Distribuir el agua a los usuarios en la cantidad deseada.c. Saber el volumen de agua con que se riegan los cultivos.d. Poder determinar la eficiencia de uso y de manejo del agua de riego.

Mtodos de MedicinLos mtodos de aforo ms utilizados son:1. Velocidad y seccin2. Estructuras Hidrulicas3. Calibracin de compuertas

Velocidad y Seccin.Es uno de los mtodos ms utilizados; para determinar el caudal se requiere medir el rea de la seccin transversal del flujo de agua y la velocidad media, se aplica la siguiente frmula: Q = A x V

Dnde: Q = Caudal del agua (m3/s). A = rea de la seccin transversal (m2).V = Velocidad media del agua (m/s), Generalmente.El caudal (Q) se expresa en litros por segundo (l / s) o metros cbicos por segundo (m3/s.)La dificultad principal es determinar la velocidad media porque vara en los diferentes puntos de la Seccin hidrulica.4.1.3.1. Aforo Por Suspensin

Inspeccin de las condiciones generales del ro: Registro de datos e informacin general Lectura del nivel del agua en la mira Armado del equipo hidromtrico Seleccin de la pesa o lastre a utilizar Medicin de la lnea de aire Medicin de la altura de suspensin Medicin de la Longitud del Cable Sumergido desde la Superficie Libre del Agua hasta el Fondo del Ro Determinacin de la Profundidad de Flujo no Corregida Medicin de las velocidades del flujo4.1.3.2. Aforo Por VadeoEsta forma de aforo se realiza cuando el curso de agua es pequeo, poco profundo y de fondo resistente. Para ello es necesario tener una cinta o alambre graduado de una margen a otra (Lnea de Medicin), y se va midiendo las velocidades a diferentes profundidades y puntos equidistantes a lo largo de la Lnea de Medicin.4.1.3.3. Aforo Por Estructura HidrulicaEn muchas ocasiones es necesario aforar corrientes muy pequeas en las cuales la presin por el uso es muy importante debido, por ejemplo, a un gran nmero de usuarios que necesitan el agua.

Los mtodos ms utilizados son: aforo con correntmetro. aforo con flotadores.

4.1.3.4. Correntmetro.Tradicionalmente es un aparato provisto de una hlice o una rueda de copas que accionada por la corriente de agua, gira alrededor de un eje montado en un dispositivo de suspensin, transmitiendo su movimiento a un sistema registrador que permite conocer el nmero de vueltas que da la hlice en un tiempo determinado.En cada aparato la relacin entre el nmero de vueltas en determinado tiempo y la velocidad de la corriente estn determinados por observaciones de laboratorio hechas con anterioridad.Actualmente existen correntmetros de tecnologa avanzada que registran digitalmente la velocidad de la corriente y otros estn provistos, adems, de sensores que reemplazan a la hlice o rueda de copas.4.1.3.4.1. ELECCIN DEL TRAMO DE AFOROPara esto deben tomarse en cuenta las siguientes recomendaciones, las cuales sern de gran utilidad durante la operacin de la estacin, tanto para la calidad de los datos, as como para facilitar las labores y disminuir los gastos de mantenimiento.A. Ubicacin. Como primera condicin, la seccin de aforos deber estar situada en el tramo en que se necesita conocer el gasto de la corriente.B. Acceso. Debe ser de fcil acceso con la finalidad de que el personal encargado pueda realizar su labor con mayor facilidad.C. Estructura. Siempre que exista alguna estructura que pueda servir para cruzar sobre la corriente, deber estudiarse la conveniencia de utilizarla, teniendo cuidado, si se tratara de un puente, de observar si los apoyos del mismo causan remolinos perjudiciales que afecten las medidas, en cuyo caso conviene desecharla.D. Escurrimiento. El rgimen de escurrimiento deber ser tranquilo (no turbulento) con velocidad moderada, cuidando que la velocidad no sea tan pequea a tal punto que el correntmetro no gire, ni demasiado grande que podra causar daos al aparato por el impacto de cuerpos extraos que transporta el agua o que resulte casi imposible realizar sondeos adems del peligro que representa para el personal tcnico. Se considera razonable velocidades entre 0.10 y 2.5 m/seg.E. Tramo de aforos. Debe buscarse un tramo recto de la corriente en el cual la seccin transversal sea uniforme y regular, procurando que la forma de la misma permita medir adecuadamente el caudal en todos los tirantes. Deben desecharse aquellos tramos bancos o islotes intermedios que dividen la corriente y causan remolinos perjudiciales que hacen dudosos los resultados de los aforos.F. Uniformidad y estabilidad del cauce. Las irregularidades y obstrucciones a lo largo del cauce producen remolinos y turbulencias que afectan el escurrimiento y la precisin de los aforos, por lo que debe buscarse que el mismo est libre de piedras grandes, rboles y vegetacin, as como cualquier otro objeto que pueda alterar o modificar el rgimen de la corriente.G. Remanso. El remanso se forma cuando se interpone un obstculo en el curso de una corriente y sta eleva su tirante para salvar dicho obstculo, sin incrementar su gasto. Debido a esto la relacin escala-gasto queda alterada, con lo cual se pierde la exactitud de las medidas.H. Relacin escala-gasto. En un tramo de una corriente de cauce firme e invariable, no afectada por remansos, se observa que en condiciones normales de escurrimiento y dentro de los lmites razonables, a cada altura de agua en el cauce le corresponde un gasto determinado.Esta correspondencia entre lecturas de escala y gastos se denomina relacin escala-gasto y su expresin grfica es la curva de gastos de la estacin. Esta propiedad se aprovecha para determinar en cualquier momento el gasto o caudal que lleva la corriente con solo tener la lectura de escala correspondiente.El lugar donde siempre se va a aforar el agua, toma el nombre de estacin de aforo, que debe reunir ciertos requisitos, entre otros, se tienen los siguientes:a. El tramo del canal o ro que se escoja para medir el agua debe ser recto, tanto aguas arriba como agua abajo de la estacin de aforo.b. La seccin de control debe estar ubicada en un tramo en el cual el flujo sea calmado y por lo tanto libre de turbulencias y donde la velocidad misma de la corriente est dentro de un rango que pueda ser registrado por un correntmetro.c. El cauce del tramo recto debe estar limpio de malezas o matorrales, de piedras grandes, bancos de arenas, etc. para evitar imprecisiones en las mediciones de agua. d. Tanto aguas abajo como aguas arriba, la estacin de aforo debe estar libre de la influencia de puentes, presas o cualquier otras construcciones que puedan afectar las mediciones.e. El lugar debe ser de fcil acceso para realizar las mediciones.4.1.3.4.2. Aforo por El Mtodo de Correntmetro.En un canal para determinar el caudal que pasa por una seccin transversal, se requiere saber el caudal que pasa por cada una de la subsecciones en que se divide la seccin transversal. El procedimiento para determinar este caudal, a continuacin se describe con la ayuda de la Figura N 1, la Tabla N 1 y del Formato N 1 para registrar las observaciones y calcular las velocidades y caudales.1. La seccin transversal del canal donde se va a realizar el aforo se divide en varias subsecciones, tal como se puede observar en la figura 1 y los criterios de la Tabla N 1.

Figura 1: Subsecciones de la seccin transversal del canal

Tabla N 01: Ancho de la Sub-seccin en Funcin del ancho del Canal

Ancho de la seccin(m)Ancho de la subseccin(m)

0.00 1.201.20 3.003.00 5.005.00 8.008.00 12.012.0 18.018.0 25.025.0 35.035.0 50.050.0 70.070.0 100.0100 En adelante0.10.20.30.40.50.81.01.52.02.53.04.0

2. En los lmites de cada tramo del ancho superior del cauce, se trazan verticales, hasta alcanzar el lecho. La profundidad de cada vertical se puede medir con la misma varilla del correntmetro que est graduada. Las verticales se trazan en el mismo momento en que se van a medir las velocidades.

3. Con el correntmetro se mide la velocidad en la misma vertical a 0.6 de la profundidad de la vertical, para lo cual se toma el tiempo que demora el correntmetro en dar un cierto nmero de revoluciones (R) y se calcula el nmero de revoluciones por segundo (n = R/t)); con este dato se calcula la velocidad del agua utilizando la formula correspondiente del correntmetro. En el caso de nuestro ejemplo se emplean las siguientes formulas.

V = 0,5018n + 0,0331 para V < 2.5 m/s, y Helice N 02 n = (R/t),

Molinete de eje vertical

4. Se obtiene la velocidad del agua en cada vertical. 5. El rea de cada subseccin se calcular fcilmente considerndola como un paralelogramo cuya base (ancho del tramo) se multiplica por el promedio de las profundidades que delimitan dicha subseccin.6. El caudal de agua que pasa por una subseccin se obtiene multiplicando su rea por el promedio de las velocidades medias registradas, en cada extremo de dicha subseccin.7. El caudal de agua que pasa por el canal es la suma de los caudales que pasan por las subsecciones.

4.1.3.5. TECNOLOGA DOPPLER Y TIPOS DE ADCPRiver Ray Float .- Ir directamente a trabajar recogiendo corriente de alta precisin y los datos de descarga de los ros con el nuevo RiverRay Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP). Este econmico sistema de llave en mano se completa con: el ADCP, barco, software y comunicaciones inalmbricas, todo lo necesario para la medicin de caudal de los ros.Con ms de 25 aos de experiencia en la entrega de productos acsticos Doppler, el nuevo Teledyne RDI RiverRay es la culminacin de aos de avances tecnolgicos y comentarios de los clientes un valor incalculable. De un arroyo poco profundo de un ro embravecido, el revolucionario RiverRay ofrece la simplicidad y la fiabilidad de sus operaciones requieren, a un precio que no rompa su presupuesto.Facilidad de uso: fcil de llevar, fcil de implementar y fcil de operar, el poder e irse. Inteligente automtico de muestreo adaptativo basado en las condiciones de flujo continuo optimiza la medicin de la descarga de banco a banco, garantizando as los ms datos sobre la calidad sin su intervencin. El transductor el plano nuevo y elegante diseo de fases transductor de matriz proporciona reducida tamao, peso, y la perturbacin del flujo. Verstil: un solo instrumento puede proporcionar datos de alta calidad en una corriente de 0,4 m o 40m ro. Las mediciones de la superficie superior-entrelazado gama independiente y corto mediciones mejorar el clculo de descarga en su capa superficial crtica. Plataforma flotante nueva estabilidad RiverRay presume de arrastre reducido, hace que menos flujo perturbacin, y ofrece una excelente manipulacin, incluso en altas velocidades de agua y superficie rugosa. Sin necesidad de cables de datos se transmiten de forma inalmbrica a tu estacin costera a travs de BluetoothTM tecnologa.Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP). Los equipos ADCP son ecosondas que permiten medir la velocidad del agua, determinar el perfil horizontal de velocidades en todo el ancho del rio en un tiempo real, utilizando un transductor ultrasnico cuyo principio fsico es conocido como Doppler.El ADCP provee informacin batimtrica (profundidades) de la seccin y de las velocidades del flujo en tres direcciones ortogonales, lo que permite definir el caudal con un error general aproximado cercano al 2 o 3%.

FUNCIONAMIENTO DE ADCP

RESULTADOS DE MEDICIN CON ADCPMediante los grficos de intensidades mostrados en la figura siguiente, podremos observar que nos permite analizar zonas de mayor absorcin del sonido las cuales nos dar una mejor idea sobre la distribucin de la concentracin de sedimentos en la seccin hidrulica.

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HIDROLOGA GENERAL PRCTICA DE CAMPO pg. 35. Resultados y Discusin

El caudal determinado fue de: 1.51 m3/seg

6. Conclusiones Aprendimos a tomar datos con el correntmetro usando un esquema donde determinamos nuestro caudal de 1.51 m3/seg Conocimos el manejo del Correntmetro y el manejo del AFORADOR ADCP RIVER RAY Conocimos la importancia de la medicin de escurrimiento mediante aforos.7. ReferenciasVilln, M. (201). Hidrologa Per: Editorial Villnhttp://ing.unne.edu.ar/pub/hidr.pdf (Visto: 01/06/15)8. Anexos